某数据信息中心绿色机房改造方案

2011-08-08湖南省建筑设计院智能所湖南长沙410011

智能建筑电气技术 2011年6期

何鑫（湖南省建筑设计院智能所，湖南长沙 410011）

1 机房概况

某数据信息中心机房位于1楼，有1台机房下送风专用空调机，强弱电采用下走线方式。随着机房使用时间的增加，网络服务器设备的增加使得机房面积紧张、设备散热不畅、地板下管线不断增加，导致送风受阻、地板贴面较多开裂、布线凌乱等一系列问题。现有机房已经不能满足目前业务的不断发展和需求，故对信息中心机房进行改造，将一楼的一间小办公室与一片开放式办公区域改造为机房区域，使之成为一个高效、节能型的IDC机房。

现有机房空间用玻璃隔断划分为两个大的区域，分别为机房区与网络值班区。配电房与主机房相邻中，安装了双路市电供电系统，并配备柴油发电机以及UPS。机房配备一台专用精密空调；内部设有自动气体灭火系统；配备防雷系统；设置监控系统，对楼道与机房进行全天24h不间断视频监控。机房采用全静电地板铺设，所有电缆采用地下线槽走线方式。

2 机房改造目标

为了向计算机设备和网络设备提供安全、稳定、可靠的运行环境，保障网络中心内工作人员身心健康，机房按B级标准设计，满足未来10年发展需求。同时,实现机房智能化管理，建设高度自动化的无人值守型智能机房，满足节能环保的要求。

本工程系统安装完毕后应达到如下主要技术标准：

表1 系统各项技术标准

3 改建后的信息中心机房概况

本次机房改造项目对该机房的空间功能区的划分不做大的调整，从机房布置、配电系统、空调系统、综合布线以及机房的监控系统等几大方面进行改造，使改造后的机房成为高性能、高可靠、高安全的节能数据中心。

改造过程中我们充分考虑到现有机房生产环境的安全运行，合理安排分布实施方案，充分做好保护性施工，尽最大可能减少系统切换次数和系统中断时间，确保施工期间设备安全运行。

改造后的数据信息中心含装修工程、空调工程、强电工程、弱电工程、消防工程几大部分。改造后的机房平面图如图2所示。

图1 改建前的机房平面图

图2 改建后的机房平面图

4 各子系统简介

4.1 装修工程

1）平面布局

根据机房建设的要求，机房将划分为三个功能区：主机房、支持区、辅助区。各功能区具体情况见表2：

表2 各子功能区的主要功能

2）机房区装饰

主机房、配电室、值班室吊顶高度为距静电地板2800mm，为方便形成气流组织，主机房采用格栅吊顶，将机房的冷池上部格栅板内用铝板封死，防止冷池内的冷空气外泄。在吊天花之前，吊顶先内刷防尘漆，并对天花用15mm橡塑棉做好保温。格栅吊顶做好后，部分梁在天花以下，对此采用铝塑板加以包饰。

机房区铺设0.3m高的进口600×600(mm)抗静电活动地板，采用节能型嵌入式LED节能灯管格栅灯，为不影响大楼美观，原窗户玻璃工艺处理后用轻钢龙骨石膏板封堵外窗，内挂防紫外线窗帘；外铺设轻钢龙骨及彩钢板，增加外墙保温性能同时不破坏大楼的外观，主机房、配电室、监控室墙面除玻璃隔断外全部采用彩钢板。主机房墙面、柱面防尘处理后，铺设保温棉、再铺彩钢板，能达到一定的电磁屏蔽和防静电效果。所有装修材料均选用环保材料。

4.2 空调系统

根据机房区布局，在原有机房专用精密空调机基础上，增加三台机房专用恒温恒湿精密空调机，每个机房一用一备，利用原新风系统补充新鲜空气，并通过贮藏室吊顶内安装的排风机、排烟防火阀排除机房区气体灭火后的烟和残余气体。

精密空调系统采用活动地板下送风、上回风方式，冷热池分开，即机柜面对面中间区域为冷池，机柜后背为热池。冷空气从机柜正面进入，热空气从机柜后部排出，通过次循环形成一定气流组织，有利于机房内类似于刀片服务器的发热量大的设备散热，如图4所示。新风采用全热交换式新风换气机，新风经室内排风热交换后送入室内，排风量为新风量的80%。采用活动地板下送风时，出口风速不应大于3m/s，送风气流不应直对工作人员。

4.3 电气工程

机房供配电系统采用三相五线制(TN-S)供电系统，主要由两部分组成：计算机设备供电（UPS）系统及机房辅助设备供电系统。分别对机房计算机网络设备、动力、照明配电，并由独立的配电柜控制：计算机设备用电由UPS配电柜控制，辅助设备用电由市电配电柜控制。计算机设备用电采用“一路市电＋柴油机+UPS”的供电方式。本工程市电负荷主要为专用空调机、新风换气机、照明系统、市电插座、UPS系统等，UPS负荷主要为服务器柜、计算机网络设备等。设备供电按设备总用电量的1.5倍预留。UPS电池按考虑断电半小时考虑，在停电半小时之内，通过UPS供电，并启动柴油发电机组作为应急电源。

图4 空调气流组织

图3 机房系统分类

4.4 弱电工程

4.4.1 综合布线

本次机房布线采用集中式配线结构，分为主配线区、服务器区、网络交换机区、存储区等几部分。所有机柜中的铜缆（光缆）都汇聚到集中配线区中，通过主配线区的配线设备进行配线管理，核心有源交换设备传输数据和连接外部ISP光缆。这样做的优点是结构简单，交换设备数量较少，端口利用率较高，总体成本较低，单点故障较少。

布线采用机柜自带桥架上走线的方式，从运营商进线机柜到主配线机柜，再从主配线架到每一个机柜及中转机柜，中转机柜是用来连接新、旧机房之间的网络设备通道，使得管理方式更加灵活、可靠。

本工程机房区每个机柜上安装1个24口的光纤配线架，1个24口配线架。主机房进线区设置一个配线柜。机房区机柜上弱电线槽分布合理，保证走线的需要。机房机柜配置设计建议采用规格为600×1100×2000（mm），前后双开网孔门的品牌机柜，钢板厚度不低于2mm。

4.4.2 安防及环境、设备集中监控系统

集中监控内容包括：UPS监控子系统、配电监控子系统、精密空调监控子系统、普通空调监控、及排风机监控、温湿度监测子系统、漏水检测子系统、门禁系统、视频监控子系统。从功能结构上，本机房环境监控系统主要涉及环境监控设备、各种动力设备、机电设备和安防子系统，各子系统主要监控对象包括：UPS设备组、电量仪、精密空调组、温湿度、漏水、门禁管理。

图5 配电系统框图

图6 配线结构图

以上安防及环境、设备监控系统通过场地集中监控系统软件有机地集成在一起，实现统一、集中的管理。

4.4.3 KVM系统

通过显示屏和鼠标组成的控制台，在机房中KVM机柜处便可登陆所有的机器，实现多品牌、多种设备的统一管理，节省了空间和人力资源，降低了运维成本。本项目充分考虑了对现场服务器管理的集中性，用户管理的安全性、实用性和对将来机房服务器的扩展性。

图7 动力环境监控系统图

考虑到机房服务器数量多、操作用户多、机房的扩容性等因素，我们在南、北机房各设置一台机柜用于管理辖区范围内服务器及网络设备，设计采用2套KVM产品和多个KVM交换机实现。每套KVM可以提供1个本地用户操作管理所有的服务器。

4.5 消防工程

机房区作为两个防护区，机房灭火设计浓度取8.0%，采用全淹没式灭火系统，按无管网七氟丙烷灭火系统进行保护，安装智能型感烟及感温探测器，在防护区各房间内设置声光报警器，在防护区对外出口处设置紧急启停按钮和放气指示灯。系统控制方式为自动、手动及机械应急操作三种。当防护区内感烟、感温探测器同时报警时，火灾自动报警控制器发出信号启动声光报警器，并关闭空调和关闭防火阀，切断非消防电源，经30s可调延时后启动钢瓶瓶头阀，释放灭火气体以完成灭火任务。同时通过紧急启停按钮可在防护区外完成对灭火系统的紧急启停。